KR100524349B1 - Phase shift mask, method for forming pattern using phase shift mask and manufacturing method for electronic device - Google Patents
Phase shift mask, method for forming pattern using phase shift mask and manufacturing method for electronic device Download PDFInfo
- Publication number
- KR100524349B1 KR100524349B1 KR10-2003-0064765A KR20030064765A KR100524349B1 KR 100524349 B1 KR100524349 B1 KR 100524349B1 KR 20030064765 A KR20030064765 A KR 20030064765A KR 100524349 B1 KR100524349 B1 KR 100524349B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- pattern
- phase shift
- shift mask
- opening
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 38
- 239000010408 film Substances 0.000 description 22
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 21
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 14
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 8
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
- G03F1/32—Attenuating PSM [att-PSM], e.g. halftone PSM or PSM having semi-transparent phase shift portion; Preparation thereof
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
본 발명의 위상 쉬프트 마스크는, 기판 상에 형성되고, 또한 기판(1)의 일부 표면을 노출하는 개구부(2a)를 갖는 하프톤 차광막(2)을 갖고 있다. 하프톤 차광막(2)을 투과한 노광광의 위상은 개구부(2a)를 투과한 노광광의 위상과 180°다르다. 개구부(2a)를 투과한 노광광의 광강도에 대한 하프톤 차광막(2)을 투과한 노광광의 광강도의 비에 의해 정의되는 광투과율이 15% 이상 25 % 이하이다. 개구부(2a)의 치수가, 노광광의 파장 λ/개구수 NA를 1로 한 계측에서 O.26 이상 O.45 이하이다. 이것에 의해, 집적도를 저하시키지 않고, 또한, 저비용으로, 치수 균일성이 우수한 패턴을 형성할 수 있는 위상 쉬프트 마스크, 그 위상 쉬프트 마스크를 사용한 패턴의 형성방법 및 전자 디바이스의 제조방법이 얻어진다.The phase shift mask of this invention is formed on the board | substrate, and has the halftone light shielding film 2 which has the opening part 2a which exposes the partial surface of the board | substrate 1. As shown in FIG. The phase of the exposure light transmitted through the halftone light shielding film 2 is 180 ° different from the phase of the exposure light transmitted through the opening 2a. The light transmittance defined by the ratio of the light intensity of the exposure light transmitted through the halftone light shielding film 2 to the light intensity of the exposure light transmitted through the opening 2a is 15% or more and 25% or less. The dimension of the opening part 2a is O.26 or more and O.45 or less by the measurement which made wavelength (lambda) / opening NA of exposure light into one. Thereby, the phase shift mask which can form the pattern excellent in dimensional uniformity at low cost, without reducing an integration degree, the pattern formation method using this phase shift mask, and the manufacturing method of an electronic device are obtained.
Description
본 발명은, 하프톤형의 위상 쉬프트 마스크, 그 위상 쉬프트 마스크를 사용한 패턴의 형성방법 및 전자 디바이스의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a halftone phase shift mask, a method of forming a pattern using the phase shift mask, and a method of manufacturing an electronic device.
최근, 반도체 집적회로에 있어서의 고집적화 및 미세화에는 괄목할만한 점이 있다. 그것에 따라, 반도체기판(이하, 간단히 웨이퍼로 칭한다) 상에 형성되는 회로패턴의 미세화도 급속히 진행되기 시작하고 있다.In recent years, there is a remarkable point for high integration and miniaturization in semiconductor integrated circuits. As a result, the miniaturization of circuit patterns formed on semiconductor substrates (hereinafter, simply referred to as wafers) is also rapidly progressing.
그 중에서도, 포토리소그래피기술이 패턴 형성에 있어서의 기본기술로서 널리 인식되고 있는 중이다. 따라서, 현재까지 다양한 개발, 개량이 행해져 왔다. 그러나, 패턴의 미세화는 여전히 계속되고 있으며, 패턴의 해상도 향상에의 요구도 더욱 강한 것으로 되고 있다.Among them, photolithography technology is widely recognized as a basic technology in pattern formation. Accordingly, various developments and improvements have been made to date. However, miniaturization of the pattern continues, and the demand for improving the resolution of the pattern is also becoming stronger.
이 포토리소그래피기술이란, 웨이퍼 상에 도포된 포토레지스트에 포토마스크(원화) 상의 패턴을 전사하고, 그 전사된 포토레지스트를 사용하여 하층의 피에칭막을 패터닝하는 기술이다.This photolithography technique is a technique of transferring the pattern on a photomask (originalization) to the photoresist apply | coated on the wafer, and patterning the etching target film of a lower layer using this transferred photoresist.
이 포토레지스트의 전사시에 있어서는, 포토레지스트에 현상처리가 시행되는데, 이 현상처리에 의해서 빛이 닿은 부분의 포토레지스트가 제거되는 타입을 포지티브형, 빛이 닿지 않은 부분의 포토레지스트가 제거되는 타입을 네가티브형의 포토레지스트라 한다.In the transfer of the photoresist, a development treatment is performed on the photoresist, which is a type in which photoresist is removed in a portion where light hits, and a type in which photoresist is removed in a portion where light does not reach. Is called a negative photoresist.
일반적으로, 축소노광방법을 사용한 포토리소그래피기술에서의 해상한계 R(nm)은,In general, the resolution limit R (nm) in the photolithography technique using the reduced exposure method is
R= k1·λ/(NA) R = k 1 · λ / ( NA)
로 표시된다. 여기서, λ는 사용하는 빛의 파장(nm), NA는 렌즈의 투영광학계의 개구수, k는 결상조건 및 레지스트 프로세스에 의존하는 상수이다.Is displayed. Where? Is the wavelength (nm) of light used, NA is the numerical aperture of the projection optical system of the lens, and k is a constant depending on the imaging conditions and resist process.
상기 식으로부터 알 수 있는 것과 같이, 해상한계 R의 향상을 꾀하기 위해서는, 즉 미세패턴을 얻기 위해서는, k1과 λ의 값을 작게 하고, NA의 값을 크게 하는 방법을 고려할 수 있다. 요컨대, 레지스트프로세스에 의존하는 상수를 작게 하는 동시에, 단파장화나 고NA화를 진행시키면 되는 것이다.As can be seen from the above equation, in order to improve the resolution limit R, that is, to obtain a fine pattern, a method of reducing the values of k 1 and λ and increasing the value of NA can be considered. In other words, it is only necessary to reduce the constant depending on the resist process and to increase the short wavelength and the high NA.
이것들 중에서, 광원의 단파장화는 기술적으로 어려워, 동일 파장에서의 고NA화에 의한 것이 필요하다. 그러나, 고NA화를 진행시키면, 빛의 초점심도 δ(δ=k2λ/(NA)2)가 얕아져, 형성 패턴의 형상, 치수정밀도의 열화를 초래한다고 한 문제가 있다.Among these, shortening of the wavelength of the light source is technically difficult, and it is necessary to achieve high NA at the same wavelength. However, progressing high NA results in a problem that the depth of focus δ (δ = k 2 λ / (NA) 2 ) of the light becomes shallow, resulting in deterioration of the shape and dimensional accuracy of the formation pattern.
그래서, 광원이나 렌즈가 아니라, 포토마스크를 개량하는 것에 의해, 패턴의 미세화를 꾀하는 연구가 행해지고 있다. 최근에는, 패턴의 해상도를 향상시키는 포토마스크로서 위상 쉬프트 마스크가 주목받고 있다.Thus, studies have been conducted to refine the pattern by improving the photomask, not the light source or the lens. In recent years, a phase shift mask attracts attention as a photomask which improves the resolution of a pattern.
이러한 위상 쉬프트 마스크로서, 예를 들면 반투명 위상 쉬프트부와 투과부를 최적의 치수의 조합으로 구성하는 것에 의해, 실효적인 암부를 형성하는 것이 특개평 10-293392호 공보에 개시되어 있다.As such a phase shift mask, it is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-293392 to form an effective dark portion, for example, by forming a translucent phase shift portion and a transmission portion in a combination of optimal dimensions.
그렇지만, 종래의 위상 쉬프트 마스크를 사용하여 홀 패턴을 형성하는 경우에 있어서, 특히 노광파장보다도 작은 치수의 패턴을 형성할 때에는, 마스크 치수의 미세한 변화가 웨이퍼에 형성되는 레지스트 패턴의 치수의 큰 변화로서 반영된다. 이 때문에, 원하는 치수의 홀 패턴을 형성하는 것이 곤란하게 된다고 하는 문제가 있다. 요컨대, 대단히 치수오차가 작은 마스터패턴이 필요하게 되기 때문에, 마스크 제조에 고도한 기술이 요구되고, 마스크 비용이 커진다고 하는 문제가 있었다.However, in the case of forming a hole pattern using a conventional phase shift mask, particularly when forming a pattern having a size smaller than the exposure wavelength, a minute change in the mask size is a large change in the size of the resist pattern formed on the wafer. Is reflected. For this reason, there exists a problem that it becomes difficult to form the hole pattern of a desired dimension. In short, since a master pattern with a very small dimensional error is required, high technology is required for the manufacture of a mask, and there is a problem that the mask cost becomes large.
또한, 종래의 홀 패턴 형성방법으로 형성된 패턴에서는 치수 불균일에 의한 반도체 집적회로 제조에 있어서의 수율의 저하나, 이것을 피하기 위해 패턴 배치간격을 크게 하면, 집적도가 저하한다고 하는 문제가 있었다.In addition, in the pattern formed by the conventional hole pattern forming method, there is a problem that the degree of integration decreases when the yield of the semiconductor integrated circuit is reduced due to dimensional nonuniformity and the pattern arrangement interval is increased to avoid this.
또한, 패턴의 치수의 불균일 그 자체를 해소하기 위해서는 고도의 마스크가 필요하게 되어, 고비용으로 된다고 하는 문제가 있었다.Moreover, in order to eliminate the nonuniformity of the dimension of a pattern itself, there existed a problem that high mask was needed and it became expensive.
본 발명은, 상기한 것과 같은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 집적도를 저하시키지 않고, 또한 저비용으로, 치수 균일성이 우수한 패턴을 형성할 수 있는 위상 쉬프트 마스크, 그 위상 쉬프트 마스크를 사용한 패턴의 형성방법 및 전자 디바이스의 제조방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems described above, and a phase shift mask capable of forming a pattern having excellent dimensional uniformity without lowering the degree of integration and at a low cost, and forming a pattern using the phase shift mask. A method and a method for manufacturing an electronic device are provided.
본 발명의 위상 쉬프트 마스크는, 노광광을 투과하는 재질로 이루어진 기판과, 그 기판 상에 형성되고 기판의 일부 표면을 노출하는 개구부를 갖는 하프톤 차광막을 구비하고 있다. 하프톤 차광막을 투과한 노광광의 위상은 개구부를 투과한 노광광의 위상과 다르다. 개구부를 투과한 노광광의 광강도에 대한 하프톤 차광막을 투과한 노광광의 광강도의 비에 의해 정의되는 광투과율은 15% 이상 25% 이하이다. 개구부의 치수는, 노광광의 파장 λ/개구수 NA를 1로 한 계측에서 0.26 이상 0.45 이하이다.The phase shift mask of this invention is equipped with the halftone light shielding film which has a board | substrate which consists of a material which permeate | transmits exposure light, and has an opening part formed on this board | substrate and exposing a part surface of a board | substrate. The phase of the exposure light transmitted through the halftone light shielding film is different from the phase of the exposure light transmitted through the opening. The light transmittance defined by the ratio of the light intensity of the exposure light transmitted through the halftone light shielding film to the light intensity of the exposure light transmitted through the opening is 15% or more and 25% or less. The dimension of an opening part is 0.26 or more and 0.45 or less by the measurement which made wavelength (lambda) / opening NA of exposure light into one.
본 발명의 상기 및 또 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은, 첨부도면과 관련하여 이해되는 본 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.These and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the invention which is understood in connection with the accompanying drawings.
[발명의 실시예][Examples of the Invention]
이하, 본 발명의 실시예에 관해 도면에 근거하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described based on drawing.
도 1을 참조하여, 위상 쉬프트 마스크(5)는, 투명 기판(1)과, 하프톤 차광막(2)을 갖고 있다. 투명 기판(1)은, 노광광을 투과하도록 노광광에 대해 투명한 재질로 이루어져 있다. 하프톤 차광막(2)은, 투명 기판(1) 상에 형성되고, 또한 투명 기판(1)의 일부 표면을 노출하는 개구부(2a)를 갖고 있다.Referring to FIG. 1, the phase shift mask 5 has a transparent substrate 1 and a halftone light shielding film 2. The transparent substrate 1 is made of a material transparent to the exposure light so as to transmit the exposure light. The halftone light shielding film 2 is formed on the transparent substrate 1 and has an opening 2a exposing a part of the surface of the transparent substrate 1.
하프톤 차광막(2)은, 그 하프톤 차광막(2)을 투과한 노광광의 위상이 개구부(2a)를 투과한 노광광의 위상과 다른 위상(예를 들면 180°다른 위상)이 되도록 구성되어 있다. 또한, 개구부(2a)를 투과한 노광광의 광강도 I1에 대한 하프톤 차광막(2)을 투과한 노광광의 광강도 I2의 비(I2/I1)에 의해 정의되는 광투과율이 15% 이상 25% 이하이다. 또한, 개구부(2a)의 치수 W가, 노광광의 파장(λ)/개구수(NA)를 1로 한 계측에서 O.26 이상 0.45 이하이다.The halftone light shielding film 2 is configured such that the phase of the exposure light transmitted through the halftone light shielding film 2 is different from the phase of the exposure light transmitted through the opening 2a (for example, a phase different from 180 °). The light transmittance defined by the ratio (I2 / I1) of the light intensity I2 of the exposure light transmitted through the halftone light shielding film 2 to the light intensity I1 of the exposure light transmitted through the opening 2a is 15% or more and 25% or less. to be. In addition, the dimension W of the opening part 2a is 0.26 or more and 0.45 or less by the measurement which made wavelength (lambda) / opening NA of exposure light one.
여기서, 개구부(2a)의 치수 W란, 개구부(2a)의 평면형상이 사각형 형상인 경우에는, 그 사각형의 1변의 치수를 의미한다.Here, the dimension W of the opening part 2a means the dimension of one side of the rectangle when the planar shape of the opening part 2a is rectangular shape.
다음에 도 1에 나타낸 위상 쉬프트 마스크를 사용한 패턴의 형성방법에 관해 설명한다.Next, the formation method of the pattern using the phase shift mask shown in FIG. 1 is demonstrated.
도 2를 참조하여, 이 투영노광장치는, 위상 쉬프트 마스크(5) 상의 패턴을 축소하여 웨이퍼(20) 표면의 포토레지스트(23)에 투사하는 것이다. 또한, 투영노광장치는, 광원(11)으로부터 위상 쉬프트 마스크(5)의 패턴까지의 조명광학계와, 위상 쉬프트 마스크(5)의 패턴으로부터 웨이퍼(20)까지의 투영광학계를 갖고 있다.With reference to FIG. 2, this projection exposure apparatus reduces the pattern on the phase shift mask 5 and projects it on the photoresist 23 on the surface of the wafer 20. As shown in FIG. The projection exposure apparatus also has an illumination optical system from the light source 11 to the pattern of the phase shift mask 5 and a projection optical system from the pattern of the phase shift mask 5 to the wafer 20.
조명광학계는, 광원인 수은램프(11)와, 반사경(12)과, 집광렌즈(18)와, 플라이아이 렌즈(13)와, 조리개(14)와, 집광렌즈 16a, 16b, 16c와, 블라인드 조리개(15)와, 반사경(17)을 갖고 있다. 또한, 투영광학계는 투영렌즈(19a, 19b)와, 눈동자면 조리개(25)를 갖고 있다.The illumination optical system includes a mercury lamp 11 serving as a light source, a reflector 12, a condenser lens 18, a fly's eye lens 13, an aperture 14, a condenser lens 16a, 16b and 16c, and a blind. The diaphragm 15 and the reflecting mirror 17 are provided. In addition, the projection optical system has projection lenses 19a and 19b and a pupil plane diaphragm 25.
그것의 노광동작에 있어서는, 우선 수은램프(11)로부터 발생한 빛 11a는, 반사경(12)에 의해, 예를 들면 i선(파장 365nm) 만이 반사되어, 단파장의 빛이 된다. 다음에, 빛 11a는, 집광렌즈 18을 통과하여, 플라이아이 렌즈(13)의 각 플라이아이 구성렌즈(13a)의 각각에 입사하고, 그후에 조리개(14)를 통과한다.In the exposure operation, first, the light 11a generated from the mercury lamp 11 is reflected by the reflector 12, for example, only i-line (wavelength 365nm) is light of short wavelength. Next, the light 11a passes through the condensing lens 18, enters each of the fly's eye-constituting lenses 13a of the fly's eye lens 13, and then passes through the aperture 14.
여기서, 빛 11b는, 1개의 플라이아이 구성렌즈(13a)에 의해 발생된 광로를 나타내고, 빛 11c는 플라이아이 렌즈(13)에 의해 발생되는 광로를 나타내고 있다.Here, the light 11b represents the optical path generated by one fly's eye lens 13a, and the light 11c represents the optical path generated by the fly's eye lens 13.
조리개(14)를 통과한 빛 11a는, 집광렌즈 16a, 블라인드 조리개(15) 및 집광렌즈 16b를 통과하고, 반사경(17)에 의해 소정 각도로 반사된다.The light 11a passing through the aperture 14 passes through the condenser lens 16a, the blind aperture 15 and the condenser lens 16b, and is reflected by the reflector 17 at a predetermined angle.
반사경(17)에 의해 반사된 빛 11a는, 집광렌즈 16c를 투과한 후, 소정의 패턴이 형성된 위상 쉬프트 마스크(5)의 전체면을 균일하게 조사한다. 이후, 빛 11a는 투영렌즈 19a, 19b에 의해 소정의 배율로 축소되어, 웨이퍼(20) 표면의 포토레지스트(23)를 노광한다.The light 11a reflected by the reflector 17 passes through the condenser lens 16c, and then uniformly irradiates the entire surface of the phase shift mask 5 having a predetermined pattern. Thereafter, the light 11a is reduced to a predetermined magnification by the projection lenses 19a and 19b to expose the photoresist 23 on the surface of the wafer 20.
본 실시예에 있어서는, 위상 쉬프트 마스크(5)의 조명은 통상 조명이 아니라, 변형 조명에 의해 행해진다. 통상 조명의 경우, 도 3에 나타낸 바와 같이 위상 쉬프트 마스크(5)에 대해 노광광이 수직하게 조사되어, 0차광 및 ±1차광의 3광속에 의해 웨이퍼(20)가 노광된다. 그러나, 위상 쉬프트 마스크(5)의 패턴이 미세하게 되면, 회절 각도가 커지기 때문에, 수직조명으로서는 ±1차광이 렌즈 안으로 들어가지 않게 되어, 해상되지 않을 우려가 있다.In this embodiment, illumination of the phase shift mask 5 is performed by modified illumination, not normal illumination. In the case of normal illumination, as shown in FIG. 3, exposure light is irradiated perpendicularly to the phase shift mask 5, and the wafer 20 is exposed by three light beams of 0th order light and ± 1st order light. However, when the pattern of the phase shift mask 5 becomes fine, the diffraction angle becomes large, so that the vertical illumination does not enter ± lens into the lens, and there is a fear that resolution is not achieved.
그래서, 도 4에 나타낸 바와 같이 변형 조명에 의해 조명 광속이 위상 쉬프트 마스크(5)에 대해 비스듬하게 입사된다. 이에 따라, 위상 쉬프트 마스크(5)에 의해 회절된 0차광과 + 1차광 또는 -1차광의 2광속만으로 노광할 수 있어, 해상성을 얻을 수 있다.Thus, as shown in FIG. 4, the illumination light beam is obliquely incident on the phase shift mask 5 by the modified illumination. Thereby, it can expose only by 2 beams of 0th order light and + 1st order light or -1st order light diffracted by the phase shift mask 5, and resolution can be obtained.
이 변형 조명에 있어서는, 도 5에 나타낸 바와 같이 4개의 투과부(14a)를 갖는 크로스 폴 조명 조리개나, 도 6에 나타낸 것과 같이 고리 형태의 투과부(14a)를 갖는 환형 띠 조명 조리개나, 도 7에 나타낸 바와 같이 4개의 투과부(14a)를 갖고, 또한 크로스 폴 조명을 45°회전한 형상을 갖는 4중극 조명 조리개가, 도 2의 조리개(14)로서 사용되어도 된다. 이에 따라, 변형 조명으로서 크로스 폴 조명이나, 환형 띠 조명이나, 4중극 조명을 실현할 수 있다.In this modified illumination, as shown in Fig. 5, a cross-pole illumination aperture having four transmission portions 14a, and an annular band illumination aperture having an annular transmission portion 14a as shown in Fig. 6, and Fig. 7 As shown, a quadrupole illumination diaphragm having four transmissive portions 14a and having a shape in which the cross pole illumination is rotated by 45 ° may be used as the diaphragm 14 in FIG. 2. Thereby, cross pole illumination, annular stripe illumination, and quadrupole illumination can be implemented as modified illumination.
이때, 크로스 폴 조명을 사용한 경우에는, 웨이퍼면 내의 X, Y 좌표에서의 직교격자 상에 배치되는 고밀집 패턴의 배치가 가능해진다. 또한, 환형 띠 조명을 사용한 경우에는, 패턴배치 의존성이 작은 범용적인 패턴형성이 가능해진다. 또한, 4중극 조명을 사용한 경우에는, 웨이퍼면 내의 X, Y 좌표에 있어서, 크로스 폴 조명으로 형성된 패턴배치에 대해 45°회전한 상태에서의 직교격자 상에 배치되는 고밀집 패턴의 배치가 가능해진다.At this time, when cross-pole illumination is used, arrangement of the high-density pattern arrange | positioned on the cross-lattice in X, Y coordinate in a wafer surface becomes possible. In addition, when annular band illumination is used, general pattern formation with small pattern arrangement dependency is attained. In addition, when the quadrupole illumination is used, it is possible to arrange a high-density pattern arranged on a rectangular grid in the X, Y coordinates in the wafer surface in a state of 45 ° rotation with respect to the pattern arrangement formed by the cross pole illumination. .
도 8을 참조하여, 이러한 변형 조명에 의해 위상 쉬프트 마스크(5)를 조명한 노광광에 의해 웨이퍼(20) 표면의 포토레지스트(23)가 노광된다. 노광된 포토레지스트(23)는 현상에 의해 패터닝된다. 이 현상에 있어서, 포토레지스트(23)가 네가티브형인 경우에는, 도 9에 나타낸 바와 같이 소정의 값 이하의 노광에너지가 입력된 부분의 포토레지스트(23)만이 제거되어, 포토레지스트(23)가 패터닝된다. 이 패터닝된 포토레지스트(23)를 마스크로 하여, 하층의 피에칭막(22)을 에칭하는 것에 의해, 그 피에칭막(22)에 홀 패턴(22a)을 형성할 수 있다. 이후, 포토레지스트(23)가 예를 들면 애싱 등에 의해 제거되어, 도 10에 나타낸 바와 같이 미세한 홀 패턴(22a)을 갖는 피에칭막(22)이 반도체기판(21) 상에 형성된 반도체장치를 제조할 수 있다.Referring to FIG. 8, the photoresist 23 on the surface of the wafer 20 is exposed by exposure light that illuminates the phase shift mask 5 by such modified illumination. The exposed photoresist 23 is patterned by development. In this phenomenon, when the photoresist 23 is negative, as shown in Fig. 9, only the photoresist 23 at the portion where the exposure energy of a predetermined value or less is input is removed, and the photoresist 23 is patterned. do. The hole pattern 22a can be formed in the etching target film 22 by etching the underlying etching target film 22 using the patterned photoresist 23 as a mask. Thereafter, the photoresist 23 is removed by, for example, ashing or the like, so that the etching target film 22 having the fine hole pattern 22a is formed on the semiconductor substrate 21 as shown in FIG. can do.
또한, 상기한 현상에서, 포토레지스트(23)가 포지티브형인 경우에는, 도 11에 나타낸 바와 같이 소정의 값 이상의 노광에너지가 입력된 부분의 포토레지스트(23)만이 제거되어, 포토레지스트(23)가 패터닝된다. 이 패터닝된 포토레지스트(23)를 마스크로 하여, 하층의 피에칭막(22)을 에칭하는 것에 의해, 그 피에칭막(22)을 도트 패터닝으로 형성할 수 있다. 이후, 포토레지스트(23)가 예를 들면 애싱 등에 의해 제거되어, 도 12에 나타낸 바와 같이 미세한 도트 패턴으로 이루어진 피에칭막(22)이 반도체기판(21) 상에 형성된 반도체장치를 제조할 수 있다.In addition, in the above development, when the photoresist 23 is positive type, only the photoresist 23 of the portion into which exposure energy of a predetermined value or more is input as shown in FIG. 11 is removed, and the photoresist 23 is removed. Is patterned. By etching the underlying etching target film 22 using the patterned photoresist 23 as a mask, the etching target film 22 can be formed by dot patterning. Thereafter, the photoresist 23 is removed by, for example, ashing or the like, so that a semiconductor device in which the etching target film 22 formed of a fine dot pattern is formed on the semiconductor substrate 21 can be manufactured as shown in FIG. .
이때, 포토레지스트(23)가 네가티브형 및 포지티브형의 어느 한쪽인 경우에 있어서도, 포토레지스트(23)의 노광은, 개구직경이 파장λ/개구수 NA를 1로 한 계측에서 10 이상의 치수가 큰 개구패턴에서, 포토레지스트(23)가 감광하여 용해성이 반전하는 천이노광량의 10배 이상 40배 이하의 노광량으로 행해지는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 이 이외의 범위의 노광량에서는, 양호한 해상성을 얻는 것이 어렵기 때문이다.At this time, even when the photoresist 23 is either negative type or positive type, the exposure of the photoresist 23 has a large dimension of 10 or more in the measurement in which the aperture diameter is set to wavelength? In the opening pattern, it is preferable that the photoresist 23 is subjected to an exposure amount of 10 times or more and 40 times or less of the transition exposure amount in which the photoresist 23 is exposed and the solubility is reversed. This is because it is difficult to obtain good resolution at an exposure dose in the range other than this.
본 실시예의 위상 쉬프트 마스크에 따르면, 마스크에 형성된 패턴(개구부(2a))의 치수변동에 대한 포토레지스트에 형성된 패턴(홀 패턴: 도 9, 도트 패턴: 도 11)의 치수 변동(MEF:mask error enhancement factor)을 작게 할 수 있다. 이하, 그것을 설명한다.According to the phase shift mask of this embodiment, the dimensional variation (MEF: mask error) of the pattern (hole pattern: Fig. 9, dot pattern: Fig. 11) formed in the photoresist with respect to the dimensional variation of the pattern (opening portion 2a) formed in the mask. The enhancement factor can be reduced. It will be described below.
각 그래프에서의 파라미터는 포커스이다. 광학조건으로서, 노광광의 파장은 248nm, 개구수 NA는 0.80, 조명은 크로스 폴 조명(σin/σout=0.70/0.85)이다. 그 크로스 폴 조명의 조리개(14)의 형상은 도 17에 나타낸 것 같은 4개의 광투과부(14a)를 갖는 형상이다, 또한, 위상 쉬프트 마스크(5)의 투과율(I2/I1)은 20%이다.The parameter in each graph is the focus. As optical conditions, the wavelength of the exposure light is 248 nm, the numerical aperture NA is 0.80, and the illumination is cross pole illumination (σ in / σ out = 0.70 / 0.85). The shape of the diaphragm 14 of the cross pole illumination is a shape having four light transmitting portions 14a as shown in FIG. 17, and the transmittance I2 / I1 of the phase shift mask 5 is 20%.
위상 쉬프트 마스크(5)의 개구부의 치수 W가 클 때에는, 종래의 하프톤형 위상 쉬프트 마스크에 의한 패턴형성의 경우에 거의 대응하다. 이 경우, 도 13에 나타낸 바와 같이 개구부(2a)의 투과광의 강도가, 그것을 소거하는 위상관계가 되는 하프톤 차광막(2)의 투과광 강도에 비해 충분히 커진다. 이 때문에, 개구부(2a)에 대응하는 영역에서는, 다른 영역보다도 밝은 부분(광강도가 높은 부분)이 형성된다.When the dimension W of the opening part of the phase shift mask 5 is large, it corresponds substantially to the case of pattern formation by the conventional halftone type phase shift mask. In this case, as shown in FIG. 13, the intensity of the transmitted light of the opening 2a becomes sufficiently large compared with the intensity of the transmitted light of the halftone light shielding film 2 which becomes a phase relationship for erasing it. For this reason, in the area | region corresponding to the opening part 2a, the part (part with high light intensity) brighter than other area | region is formed.
개구부(2a)의 치수 W를 작게 하여 가면, 도 14에 나타낸 바와 같이 개구부(2a)의 투과광의 강도가 작아져 가고, 하프톤 차광막(2)의 투과광에 의한 소거가 상대적으로 커진다. 이에 따라, 하프톤 차광막(2)의 투과광의 강도와 거의 같은 강도의 상이 형성되게 된다. 이때는, 상의 콘트라스트가 작아, 포토레지스트에 패턴을 형성하는 것이 곤란하게 된다.When the dimension W of the opening part 2a is made small, as shown in FIG. 14, the intensity of the transmitted light of the opening part 2a will become small, and erase by the transmitted light of the halftone light shielding film 2 will become relatively large. As a result, an image having an intensity substantially equal to that of the transmitted light of the halftone light shielding film 2 is formed. At this time, the contrast of an image is small, and it becomes difficult to form a pattern in a photoresist.
더욱 개구부(2a)의 치수 W를 작게 하여 가면, 개구부(2a)의 투과광 강도와 하프톤 차광막(2)의 투과광 강도와가 거의 같아진다. 이때, 서로의 위상이, 반위상의 관계(요컨대, 위상이 180°다른 관계)로 되어 있기 때문에, 도 15에 나타낸 바와 같이, 개구부(2a)에 대응하는 영역에서는, 다른 영역보다도 충분히 어두운 점으로서 상이 형성된다. 이 상을 네가티브형의 포토레지스트에 적용하면, 포토레지스트에 홀 패턴이 형성되게 된다.Further, when the dimension W of the opening 2a is made small, the transmitted light intensity of the opening 2a and the transmitted light intensity of the halftone light shielding film 2 are almost equal. At this time, since the phases of each other are in a half-phase relationship (that is, a relationship in which the phases are different by 180 °), as shown in FIG. 15, in the area corresponding to the opening 2a, the point is darker than the other areas. An image is formed. When the phase is applied to a negative photoresist, a hole pattern is formed in the photoresist.
더욱 개구부(2a)의 치수 W를 작게 하여 가면, 도 16에 나타낸 바와 같이, 이번에는 개구부(2a)를 투과한 빛의 강도가, 하프톤 차광막(2)의 투과광의 강도보다 작아지고, 소거에 의한 효과가 작아지게 됨으로써, 암점의 어두움이 약하게(밝게) 되어 간다.Further, if the dimension W of the opening 2a is made smaller, as shown in Fig. 16, the intensity of light transmitted through the opening 2a is smaller than the intensity of the transmitted light of the halftone light shielding film 2 at this time. As the effect is reduced, the darkness of the dark spot becomes weaker (brighter).
더욱 개구부(2a)의 치수 W를 작게 하여 가면, 개구부(2a)가 존재하지 않는 것과 실질적으로 동일하게 되어, 상의 콘트라스트가 없어져 간다.Further, if the dimension W of the opening portion 2a is made smaller, the opening 2a becomes substantially the same as the absence of the opening portion 2, and the contrast of the image disappears.
여기서의 광학조건에 있어서는, 도 15에 나타낸 것과 같이 암점상이 우수한 포커스 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.Under the optical conditions here, as shown in FIG. 15, it turns out that a dark spot image shows the outstanding focus characteristic.
상기에서, 하프톤형의 위상 쉬프트 마스크에 있어서, 개구부(2a)에 대응하는 영역에 형성된 암점상의 어두움은, 개구부(2a)의 어떤 치수를 경계로 하여, 그 경계치수보다도 치수를 크게 하더라도 작게 하더라도 약해지는(밝아지는) 것을 알 수 있다.In the above, in the halftone phase shift mask, the dark spot darkness formed in the region corresponding to the opening 2a is approximately equal to a certain dimension of the opening 2a, even if the size is larger than the boundary dimension, even if the size is smaller. It can be seen that it becomes brighter.
도 18의 광학상 변화로부터, 전술한 것과 같이 광학상 강도의 극소값은, 개구부(2a)가 있는 치수 W(mask width: 여기서는 100∼120nm)에서 최소가 되고, 개구부(2a)의 치수 W가 그것보다 작더라도(80nm), 크더라도(140nm), 커지고 있는 것을 알 수 있다.From the optical image change in FIG. 18, as described above, the minimum value of the optical image intensity is minimum in the dimension W (mask width: 100-120 nm here) with the opening 2a, and the size W of the opening 2a is the same. It can be seen that even if it is smaller (80 nm) or larger (140 nm).
어떤 일정한 노광량에서, 이와 같이 개구부(2a)의 치수 W가 다른 마스터패턴을 포토레지스트에 노광하면, 포토레지스트에 형성되는 패턴의 치수는, 도면 중에 나타낸 슬라이스 레벨의 강도로 포토레지스트의 용해/비용해가 나누어지므로, 상이 이 슬라이스 레벨보다 작아지는 부분의 치수에 거의 일치한다. 즉, 포토레지스트에 형성되는 패턴의 치수는 마스크의 개구부(2a)의 치수 W를 크게 하더라도, 작게 하라도, 작아지게 된다. 특히, 상 강도의 극소값이 최소가 되는 개구부(2a)의 치수 W에서는, 포토레지스트에 형성되는 패턴의 치수가 그 개구부(2a)의 치수 W에 의존하지 않게 된다(미분이 제로).At a certain exposure dose, when a master pattern having a different dimension W of the opening 2a is exposed to the photoresist, the pattern of the pattern formed on the photoresist is dissolved / expanded at the slice level shown in the figure. Since is divided, it almost matches the dimensions of the portion where the image is smaller than this slice level. That is, the size of the pattern formed in the photoresist becomes small even if the size W of the opening 2a of the mask is made large or small. In particular, in the dimension W of the opening 2a at which the minimum value of the image intensity is minimum, the dimension of the pattern formed in the photoresist does not depend on the dimension W of the opening 2a (the derivative is zero).
도 19로부터 알 수 있는 것 같이, 상의 치수는, 개구부(2a)의 어떤 치수에서 극대가 되는 것을 알 수 있다. 즉, 개구부(2a)의 치수를 이 극대가 되는 값으로 하여, 패턴형성을 행하면, 개구부(2a)의 치수가 마스크 제조오차에 의해 변동하더라도, 상의 치수는 거의 변화하지 않도록 할 수 있다. 이때, 파라미터는 슬라이스 레벨(노광량에 반비례하는 량)이다.As can be seen from FIG. 19, it can be seen that the dimension of the image becomes the maximum at a certain dimension of the opening 2a. That is, if the dimension of the opening part 2a is made into the maximum value, and pattern formation is performed, even if the dimension of the opening part 2a fluctuates by a mask manufacturing error, the image size can hardly be changed. At this time, the parameter is a slice level (a quantity inversely proportional to the exposure amount).
현시점의 마스크 제조기술의 능력(state of art)에서는, 개구부(2a)의 치수의 제조오차에 의한 분포는 (×4 마스크에 있어서의 웨이퍼상 환산값으로서) 레인지로 5nm 이하이다. 이 때문에, 개구부(2a)의 치수를 극대가 되는 값으로 하면, 개구부(2a)의 치수가 제조오차에 의해 5nm 변동하더라도, 상의 치수의 변화는 매우 작아지는 것(1∼2nm 이하)을 알 수 있다.In the state of art of the mask manufacturing technique at this time, the distribution by the manufacturing error of the dimension of the opening part 2a is 5 nm or less in a range (as a wafer-like conversion value in a * 4 mask). For this reason, if the dimension of the opening part 2a is made into the maximum value, even if the dimension of the opening part 2a fluctuates by 5 nm by manufacturing error, it turns out that the change of the image dimension becomes very small (1-2 nm or less). have.
이와 같이 마스크에 형성된 패턴의 치수변동에 의한 상의 치수변동의 비율은, MEF(mask error enhancement factor)로 불리고, 이하의 식으로 정의된다.The ratio of the dimensional variation of the image due to the dimensional variation of the pattern formed on the mask is called MEF (mask error enhancement factor) and is defined by the following equation.
MEF = ΔCD 웨이퍼/ΔCD 마스크MEF = ΔCD wafer / ΔCD mask
이 식에서, 「Δ CD(critical dimension) 웨이퍼」는 상의 치수변동이고, 「Δ CD 마스크」는 마스크에 형성된 패턴의 웨이퍼 상에서 환산한 치수변동이다.In this equation, the "Δ CD (critical dimension) wafer" is the dimensional change in the image, and the "Δ CD mask" is the dimensional change converted on the wafer of the pattern formed in the mask.
종래의 방법에 의해 미세홀 패턴을 형성할 때에는, 이 MEF의 값이 커져, 마스크에 형성된 패턴의 약간의 치수변동이, 상의 치수의 큰 변동으로서 반영되어, 원래 일정한 치수이어야 하는 패턴의 치수가 크게 분포되게 된다. 이에 따라, 디바이스의 수율이나 성능에 악영향이 미치는 것은 명확하여, 미세패턴형성에 있어서의 큰 문제가 되고 있다.When forming a fine hole pattern by the conventional method, the value of this MEF becomes large, the slight dimensional variation of the pattern formed in the mask is reflected as a large variation of the dimension of an image, and the dimension of the pattern which should originally be a constant dimension is large. Will be distributed. Accordingly, it is clear that adverse effects on the yield and performance of the device are apparent, which is a major problem in forming fine patterns.
이것에 대해 본 실시예에서는, 개구부(2a)의 치수를 80nm 이상 140nm 이하로 하는 것에 의해, 상기한 MEF를 작게 할 수 있으므로, 개구부(2a)의 치수에 거의 영향을 받지 않는 패턴의 형성이 가능하며, 우수한 제조수율과, 디바이스성능을 얻을 수 있다.On the other hand, in this embodiment, since the MEF can be made small by setting the dimension of the opening part 2a to 80 nm or more and 140 nm or less, formation of the pattern hardly affected by the dimension of the opening part 2a is possible. In addition, excellent production yield and device performance can be obtained.
이때, 개구부(2a)의 치수가 100nm 이상 120nm 이하이면, 개구부(2a)의 치수가 제조오차에 의해 5nm 변동하더라도, 상의 치수의 변화를 5nm 정도로 낮게 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.At this time, if the dimension of the opening part 2a is 100 nm or more and 120 nm or less, since the change of the dimension of an image can be suppressed to about 5 nm low even if the dimension of the opening part 2a changes by 5 nm by a manufacturing error.
상기한 개구부(2a)의 치수(80nm 이상 140nm 이하, 바람직하게는 100nm 이상 120nm 이하)는, 노광광의 파장 λ가 248nm, 개구수 NA가 O.80인 경우이지만, 다른 파장 λ 및 개구수 NA의 경우에도 MEF를 작게 할 수 있는 적절한 개구부(2a)의 치수가 있다.The dimension of the opening 2a (80 nm or more and 140 nm or less, preferably 100 nm or more and 120 nm or less) is a case where the wavelength? Of the exposure light is 248 nm and the numerical aperture NA is 0.80. Even in this case, there is a dimension of an appropriate opening 2a that can reduce the MEF.
그래서, 그와 같은 적절한 개구부의 치수를 구하기 위해, 파장 λ/개구수 NA를 1로 하여 계측한 경우의, 개구부(2a)의 치수 W0를 이하의 식에서 구하였다.Therefore, in order to determine the size of such a suitable opening part, the dimension W0 of the opening part 2a at the time of measuring wavelength (lambda) / opening NA as 1 was calculated | required with the following formula | equation.
개구부(2a)의 치수: 파장 λ/개구수 NA= 80nm 이상 140nm 이하: 24.8/0.80=W0:1Dimensions of the opening 2a: wavelength lambda / aperture NA = 80 nm or more and 140 nm or less: 24.8 / 0.80 = W0: 1
상기에서, (248/0.80)×W0=80nm 이상 140nm 이하이기 때문에, WO는 0.26 이상 0.45 이하가 된다.In the above, since it is (248 / 0.80) * W0 = 80 nm or more and 140 nm or less, WO becomes 0.26 or more and 0.45 or less.
또한, 개구부(2a)의 치수의 바람직한 범위(100nm 이상 120nm 이하)에 관해서도, 상기한 것과 같이, 파장 λ /개구수 NA를 1로 하여 계측한 치수 W1으로 환산하면, 그것의 치수 W1은 0.32 이상 0.39 이하가 된다.Moreover, also regarding the preferable range (100 nm or more and 120 nm or less) of the dimension of the opening part 2a, when it converts into the dimension W1 measured with wavelength (lambda) / opening NA as 1 as mentioned above, its dimension W1 is 0.32 or more 0.39 or less.
이상에서, 각 파장 λ 및 각 개구수 NA에서, 그것의 파장 λ/개구수 NA를 1로 하여 계측한 경우에, 개구부(2a)의 치수가 O.26 이상 0.45 이하, 바람직하게는, 0.32 이상 0.39 이하이면, MEF를 작게 하는 것이 가능하게 된다.In the above, in the case where the wavelength λ / aperture NA is measured as 1 at each wavelength λ and each numerical aperture NA, the dimension of the opening 2a is 0.22 or more and 0.45 or less, preferably 0.32 or more. If it is 0.39 or less, it becomes possible to make MEF small.
이때, 광투과율(I2/I1)이 15% 미만에서는 도 19 중에 표시되는 곡선의 커브가 급격하게 되어, MEF가 커져 버린다. 또한, 광투과율(I2/I1)이 25%를 넘으면, 위상 쉬프트 마스크의 검사가 불가능하게 되어 버린다.At this time, when the light transmittance I2 / I1 is less than 15%, the curve of the curve shown in FIG. 19 becomes abrupt and the MEF becomes large. In addition, when the light transmittance I2 / I1 exceeds 25%, the inspection of the phase shift mask becomes impossible.
마스크 치수는 120nm로 일정하며, 상 치수를 일정하게 하기 위한 마스크의 패턴치수의 미세조정(소위, 광근접효과보정(OPC: optical proximity correction))은 행하고 있지 않다.The mask dimension is constant at 120 nm, and fine adjustment of the pattern dimension of the mask (so-called optical proximity correction (OPC)) is not performed to make the image dimension constant.
도 20a, 도 20b 및 도 20c로부터 알 수 있는 것과 같이, OPC를 행하고 있지 않기 때문에, 패턴 피치가 작은 밀집부에서는 상 치수가 커지고 있지만, 패턴 피치가 매우 큰 고립 패턴로부터 패턴 피치가 300nm까지의 범위에서는, MEF<1, DOF>O.45에서의 패턴의 형성이 가능해진다.As can be seen from Figs. 20A, 20B, and 20C, since the OPC is not performed, the image size is increased in the dense portion having a small pattern pitch, but the pattern pitch ranges from an extremely large isolated pattern to 300 nm. In this way, the pattern can be formed in MEF <1, DOF> O.45.
이때, 도 20a, 도 20b 및 도 20c에서의 광학조건으로서, 노광광의 파장은 248nm, 개구수 NA는 0.80, 조명은 크로스 폴 조명(도 13∼도 16보다는 약한 변형 조명으로 되어 있다)이다. 또한, 위상 쉬프트 마스크(5)의 투과율(I2/I1)은 20%이다.At this time, as optical conditions in FIGS. 20A, 20B, and 20C, the wavelength of the exposure light is 248 nm, the numerical aperture NA is 0.80, and the illumination is cross pole illumination (deformed illumination weaker than those of FIGS. 13 to 16). The transmittance I2 / I1 of the phase shift mask 5 is 20%.
더구나, 본 실시예의 위상 쉬프트 마스크를 사용한 패턴형성방법에 따르면, 마스크의 패턴치수 및 슬라이스 레벨(노광량)을 조정함으로써, 매우 밀집된 홀 패턴을 형성하는 것이 능하다. 예를 들면, 본 발명자는, 0.1㎛ 룰의 DRAM(Dynamic Random Access Memory)의 스토리지노드 콘택의 패턴의 광학상에 관해 포커스를 변화시킨 경우의 변화를 조사하였다. 이때, 근접 홀의 중심간 거리는 200nm로 하였다.Moreover, according to the pattern formation method using the phase shift mask of this embodiment, it is possible to form a very dense hole pattern by adjusting the pattern dimension and slice level (exposure amount) of the mask. For example, the present inventors investigated the change in the case where the focus was changed with respect to the optical image of the pattern of the storage node contact of the DRAM (Dynamic Random Access Memory) having a 0.1 µm rule. At this time, the distance between the centers of the adjacent holes was 200 nm.
그 결과, 베스트 포커스로부터 포커스가 ±0.3㎛ 어긋나더라도 양호한 광학상을 얻을 수 있었다. 이것으로부터, 본 실시예의 위상 쉬프트 마스크를 사용한 패턴형성방법에 따르면, 매우 밀집한 패턴에 있어서도, >0.6㎛의 DOF를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다.As a result, even if the focus shifted by ± 0.3 µm from the best focus, a good optical image could be obtained. From this, according to the pattern formation method using the phase shift mask of this Example, it turned out that DOF of> 0.6 micrometer can be obtained also in a very dense pattern.
또한, 본 실시예의 위상 쉬프트 마스크에서는, 고립 패턴과 밀집 패턴이 혼재하고 있어도 된다.In the phase shift mask of this embodiment, the isolation pattern and the dense pattern may be mixed.
도 21을 참조하여, 상기한 "고립 패턴", "밀집 패턴"이 의미하는 것을 설명한다. 도 21은, 본 발명의 일 실시예에 있어서의 위상 쉬프트 마스크에 있어서 고립 패턴과 밀집 패턴이 혼재하고 있는 모양을 나타낸 개략평면도이다. 도 21을 참조하여, 고립 패턴이란, 개구수 NA/파장 λ에서 계측한 경우에 있어서, 그것의 고립 패턴(2a)의 중심으로부터 반경 R1이 3의 거리에 다른 패턴이 존재하지 않고 있는 패턴을 가리킨다. 또한, 복수의 패턴으로 이루어진 밀집 패턴이란, 개구수 NA/파장 λ에서 계측한 경우에 있어서, 한 개의 패턴(2a)의 중심으로부터 반경 R2가 1의 거리에 다른 패턴(2a)이 존재하고 있는 패턴을 가리킨다.With reference to FIG. 21, what the above-mentioned "isolation pattern" and "dense pattern" means is demonstrated. Fig. 21 is a schematic plan view showing a state in which the isolation pattern and the dense pattern are mixed in the phase shift mask according to the embodiment of the present invention. Referring to FIG. 21, the isolated pattern refers to a pattern in which no other pattern exists at a distance of a radius R1 of 3 from the center of the isolated pattern 2a when measured at the numerical aperture NA / wavelength λ. . In addition, with the dense pattern which consists of several patterns, when it measures by numerical aperture NA / wavelength (lambda), the pattern in which the other pattern 2a exists in the distance of the radius R2 1 from the center of one pattern 2a exists Point to.
이때, 상기에 있어서는, 패턴의 형성방법으로서 예를 들면 반도체장치의 제조방법에 관해 설명하였지만, 이 이외에 액정표시장치, 박막자기헤드 등의 전자 디바이스의 제조방법에도 본 발명을 적용할 수 있다.In this case, the method for forming a semiconductor device has been described as a method of forming a pattern, but the present invention can also be applied to a method for manufacturing an electronic device such as a liquid crystal display device and a thin film magnetic head.
본 발명을 상세히 설명하고 예시하였지만, 이것은 본 발명을 단지 예시하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하는 것은 아미며, 본 발명의 정신과 범위는 첨부의 특허청구범위에 의해서만 한정되는 것이 명확하게 이해될 것이다.Although the present invention has been described and illustrated in detail, this is for illustrative purposes only and is not intended to limit the invention, and it will be clearly understood that the spirit and scope of the invention are limited only by the appended claims.
본 발명의 위상 쉬프트 마스크에 따르면, 개구부의 치수가, 노광광의 파장 λ/개구수 NA를 1로 한 계측에서 0.26 이상 0.45 이하이기 때문에, 개구부의 치수변동에 대한 포토레지스트에 형성된 패턴의 치수변동(MEF)을 작게 할 수 있다.According to the phase shift mask of the present invention, since the dimension of the opening is 0.26 or more and 0.45 or less in the measurement of the wavelength? / Opening NA of the exposure light as 1, the dimensional variation of the pattern formed in the photoresist with respect to the dimensional variation of the opening ( MEF) can be made small.
광투과율(I2/I1)이 15% 미만에서는, MEF가 커져 버린다. 또한, 광투과율(I2/I1)이 25%를 넘으면, 위상 쉬프트 마스크의 결함검사가 불가능하게 되어 버린다. 즉, 광투과율(I2/I1)을 15% 이상, 광투과율(I2/I1)이 25% 미만으로 하면, 마스크제조에서의 결함검사를 할 수 있어, 그 마스크에 의해 MEF가 작은 전사를 행하는 것이 가능하다.When light transmittance (I2 / I1) is less than 15%, MEF will become large. When the light transmittance I2 / I1 exceeds 25%, defect inspection of the phase shift mask becomes impossible. In other words, when the light transmittance (I2 / I1) is set to 15% or more and the light transmittance (I2 / I1) is set to less than 25%, defect inspection in mask manufacturing can be performed. It is possible.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 위상 쉬프트 마스크의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows schematically the structure of the phase shift mask in Example 1 of this invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 위상 쉬프트 마스크를 사용한 투영노광장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.Fig. 2 is a diagram schematically showing the configuration of a projection exposure apparatus using a phase shift mask in one embodiment of the present invention.
도 3은 통상 조명을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining normal lighting.
도 4는 변형 조명을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the modified illumination.
도 5는 크로스 폴 조명 조리개의 구성을 나타낸 평면도이다.5 is a plan view showing the configuration of a cross pole lighting aperture.
도 6은 환형 띠 조명 조리개의 구성을 나타낸 평면도이다.Fig. 6 is a plan view showing the configuration of the annular band illumination stop.
도 7은 4중극 조명 조리개의 구성을 나타낸 평면도이다.7 is a plan view showing the configuration of the quadrupole illumination aperture.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 위상 쉬프트 마스크를 사용하고, 또한 포토레지스트가 네가티브형인 경우의 패턴의 형성방법을 공정순으로 나타낸 개략단면도이다.8 to 10 are schematic cross-sectional views showing a method of forming a pattern in a process order when the phase shift mask in one embodiment of the present invention is used and the photoresist is negative.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 위상 쉬프트 마스크를 사용하고, 또한 포토레지스트가 포지티브형인 경우의 패턴의 형성방법을 공정순으로 나타낸 개략단면도이다.11 and 12 are schematic cross-sectional views showing a method of forming a pattern using a phase shift mask in one embodiment of the present invention and in the case where the photoresist is positive.
도 13은 도 1에 나타낸 위상 쉬프트 마스크의 개구부를 고립 패턴으로 하고, 그 고립 패턴의 치수 W=280 nm인 경우에 결상계에 의해 형성되는 광학상을 나타낸 도면이다.FIG. 13 is a view showing an optical image formed by an imaging system when the opening of the phase shift mask shown in FIG. 1 is used as an isolated pattern and the dimension W of the isolated pattern is W = 280 nm.
도 14는 도 1에 나타낸 위상 쉬프트 마스크의 개구부를 고립 패턴으로 하고, 그 고립 패턴의 치수 W=200 nm인 경우에 결상계에 의해 형성되는 광학상을 나타낸 도면이다.FIG. 14 is a view showing an optical image formed by an imaging system when the opening of the phase shift mask shown in FIG. 1 is used as an isolated pattern, and the size of the isolated pattern is W = 200 nm.
도 15는 도 1에 나타낸 위상 쉬프트 마스크의 개구부를 고립 패턴으로 하고, 그 고립 패턴의 치수 W=120 nm인 경우에 결상계에 의해 형성되는 광학상을 나타낸 도면이다.FIG. 15 is a view showing an optical image formed by an imaging system when the opening of the phase shift mask shown in FIG. 1 is used as an isolated pattern and the dimension W of the isolated pattern is 120 nm.
도 16은 도 1에 나타낸 위상 쉬프트 마스크의 개구부를 고립 패턴으로 하고, 그 고립 패턴의 치수 W=40 nm인 경우에 결상계에 의해 형성되는 광학상을 나타낸 도면이다.FIG. 16 is a view showing an optical image formed by an imaging system when the opening of the phase shift mask shown in FIG. 1 is used as an isolated pattern and the dimension W of the isolated pattern is W = 40 nm.
도 17은 도 13∼도 16에서 사용되는 크로스 폴 조명 조리개의 구성을 나타낸 평면도이다.FIG. 17 is a plan view illustrating the configuration of a cross pole illumination stop used in FIGS. 13 to 16.
도 18은 도 1에 나타낸 위상 쉬프트 마스크에서 개구부의 치수 W(mask width)를 변화시켰을 때의 광학상 변화를 나타낸 도면이다.FIG. 18 is a view showing an optical image change when the dimension W (mask width) of the opening portion is changed in the phase shift mask shown in FIG. 1.
도 19는 슬라이스 레벨에 의해 결정한 상의 치수(포토레지스트에 형성된 패턴의 치수: image CD)를 마스크에 형성된 개구부의 치수(mask width)의 함수로서 플로트한 도면이다.FIG. 19 is a diagram in which the dimensions of the image determined by the slice level (dimension of the pattern formed in the photoresist: image CD) are plotted as a function of the mask width of the opening formed in the mask.
도 20a, 도 20b 및 도 20c는 패턴 범용성을 중시한 광학조건하에서의 패턴 피치를 변화시켰을 때의 상 치수, MEF 및 초점심도(DOF: Depth of Focus)의 각각의 변화를 플로트한 도면이다.20A, 20B, and 20C are plots showing changes in image dimensions, MEF, and depth of focus (DOF) when the pattern pitch is changed under optical conditions that emphasize pattern versatility.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 위상 쉬프트 마스크에 있어서 고립 패턴과 밀집 패턴이 혼재하고 있는 모양을 나타낸 개략평면도이다.Fig. 21 is a schematic plan view showing a state in which the isolation pattern and the dense pattern are mixed in the phase shift mask according to the embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on main parts of drawing
1: 투명 기판 2: 하프톤 차광막1: Transparent Substrate 2: Halftone Shading Film
2a: 개구부 5: 위상 쉬프트 마스크2a: Aperture 5: phase shift mask
11: 광원 12: 반사경11: light source 12: reflector
13: 플라이아이 렌즈 13a: 플라이아이 구성렌즈13: fly's eye lens 13a: fly's eye lens
14a: 투과부 16a, 16b, 16c, 18: 집광렌즈14a: transmissive portion 16a, 16b, 16c, 18: condensing lens
17: 반사경 19a, 19b: 투영렌즈17: Reflector 19a, 19b: Projection Lens
20: 웨이퍼 21: 반도체기판20: wafer 21: semiconductor substrate
22: 피에칭막 22a: 홀 패턴22: etching target film 22a: hole pattern
23: 포토레지스트23: photoresist
Claims (3)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2003-00039582 | 2003-02-18 | ||
| JP2003039582A JP2004251969A (en) | 2003-02-18 | 2003-02-18 | Phase shift mask, method for forming pattern by using phase shift mask, and method for manufacturing electronic device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040074898A KR20040074898A (en) | 2004-08-26 |
| KR100524349B1 true KR100524349B1 (en) | 2005-10-28 |
Family
ID=32844472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2003-0064765A Expired - Fee Related KR100524349B1 (en) | 2003-02-18 | 2003-09-18 | Phase shift mask, method for forming pattern using phase shift mask and manufacturing method for electronic device |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6994940B2 (en) |
| JP (1) | JP2004251969A (en) |
| KR (1) | KR100524349B1 (en) |
| CN (1) | CN1324400C (en) |
| DE (1) | DE10338048A1 (en) |
| TW (1) | TW576947B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100826765B1 (en) | 2006-12-08 | 2008-04-30 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Reticle manufacturing method and reticle structure of resolving power of isolated pattern |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7438997B2 (en) | 2004-05-14 | 2008-10-21 | Intel Corporation | Imaging and devices in lithography |
| US7372540B2 (en) | 2004-10-12 | 2008-05-13 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| KR101954588B1 (en) | 2005-06-02 | 2019-03-05 | 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 | Microlithography projection objective |
| KR100604941B1 (en) * | 2005-06-15 | 2006-07-28 | 삼성전자주식회사 | Photomask, manufacturing method and pattern formation method using the modified illumination |
| TWI264058B (en) * | 2005-08-09 | 2006-10-11 | Powerchip Semiconductor Corp | Method of correcting mask pattern and method of forming the same |
| JP2008185970A (en) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Renesas Technology Corp | Pattern forming method, manufacturing method of electronic device, and electronic device |
| JP5311326B2 (en) * | 2008-02-18 | 2013-10-09 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Photomask, pattern forming method, and electronic device manufacturing method |
| CN101382732B (en) * | 2008-10-20 | 2011-09-07 | 友达光电股份有限公司 | Method of making patterned material layer |
| JP6076593B2 (en) * | 2011-09-30 | 2017-02-08 | Hoya株式会社 | Multi-tone photomask for manufacturing display device, multi-tone photomask manufacturing method for display device manufacturing, pattern transfer method, and thin-film transistor manufacturing method |
| CN105842978B (en) * | 2015-01-14 | 2020-03-10 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Method for post-optical proximity correction repair |
| JP2021149101A (en) * | 2020-03-16 | 2021-09-27 | Hoya株式会社 | Photomask and manufacturing method of display device |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970005675B1 (en) * | 1994-01-19 | 1997-04-18 | Hyundai Electronics Ind | Fabrication method of phase shift mask |
| EP0674223B1 (en) * | 1994-02-14 | 1997-05-02 | International Business Machines Corporation | An attenuating phase-shift mask structure and fabrication method |
| KR0143707B1 (en) * | 1994-06-23 | 1998-08-17 | 김주용 | Phase inversion mask to compensate for the intensity of light transmitted from the edge of the mask |
| KR100399444B1 (en) * | 1995-06-30 | 2004-04-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | Edge reinforced phase reversal mask and its manufacturing method |
| TW381191B (en) * | 1997-11-25 | 2000-02-01 | United Microelectronics Corp | Double alternating phase shifting mask |
| JP3298501B2 (en) | 1998-04-16 | 2002-07-02 | 株式会社日立製作所 | Method for manufacturing semiconductor device |
| US6251546B1 (en) * | 1999-09-16 | 2001-06-26 | Agere Systems Guardian Corp. | Method of fabricating devices using an attenuated phase-shifting mask and an attenuated phase-shifting mask |
| JP2001222097A (en) * | 2000-02-09 | 2001-08-17 | Fujitsu Ltd | Phase shift mask and method of manufacturing the same |
| JP2002324743A (en) * | 2001-04-24 | 2002-11-08 | Canon Inc | Exposing method and equipment thereof |
-
2003
- 2003-02-18 JP JP2003039582A patent/JP2004251969A/en active Pending
- 2003-06-27 TW TW092117541A patent/TW576947B/en not_active IP Right Cessation
- 2003-08-12 US US10/638,339 patent/US6994940B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-08-19 DE DE10338048A patent/DE10338048A1/en not_active Withdrawn
- 2003-09-18 KR KR10-2003-0064765A patent/KR100524349B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-10-20 CN CNB2003101014751A patent/CN1324400C/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100826765B1 (en) | 2006-12-08 | 2008-04-30 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Reticle manufacturing method and reticle structure of resolving power of isolated pattern |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6994940B2 (en) | 2006-02-07 |
| KR20040074898A (en) | 2004-08-26 |
| JP2004251969A (en) | 2004-09-09 |
| CN1525245A (en) | 2004-09-01 |
| US20040161677A1 (en) | 2004-08-19 |
| TW576947B (en) | 2004-02-21 |
| TW200416479A (en) | 2004-09-01 |
| CN1324400C (en) | 2007-07-04 |
| DE10338048A1 (en) | 2004-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100571623B1 (en) | Mask and its manufacturing method, exposure method, and device fabrication method | |
| KR100386231B1 (en) | Method for formation of semiconductor device pattern, method for designing photo mask pattern, photo mask and process for photo mask | |
| KR100306415B1 (en) | Photomask used for a projection exposure equipment | |
| KR20040050884A (en) | Exposure apparatus and method | |
| US7947433B2 (en) | Exposure method | |
| JP2996127B2 (en) | Pattern formation method | |
| KR100285006B1 (en) | Photomask for use in exposure and method for producing the same | |
| US5642183A (en) | Spatial filter used in a reduction-type projection printing apparatus | |
| KR100439359B1 (en) | Focus Monitoring Method, Focus Monitoring Apparatus, and Method of Manufacturing Semiconductor Device | |
| KR100524349B1 (en) | Phase shift mask, method for forming pattern using phase shift mask and manufacturing method for electronic device | |
| KR20030038327A (en) | Pattern forming method and method of fabricating device | |
| JP4613364B2 (en) | Resist pattern formation method | |
| JP2003057800A (en) | Method and device for focus monitor, and manufacturing method of semiconductor | |
| KR20030043587A (en) | Photomask for Aberration Measurement, Aberration Measurement Method, Unit for Aberration Measurement and Manufacturing Method for Device | |
| US20040018435A1 (en) | Photomask for forming small contact hole array and methods of fabricating and using the same | |
| US20070148558A1 (en) | Double metal collimated photo masks, diffraction gratings, optics system, and method related thereto | |
| JP5068357B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method, photomask pattern design method, and photomask manufacturing method | |
| US20230367201A1 (en) | Mask for stitching exposure | |
| JPH08124827A (en) | Method of forming pattern | |
| JP2001284221A (en) | Projection optical system and projection exposure method | |
| JP2000260705A (en) | Method of exposure and aligner manufacture thereby and its manufacture | |
| JP2000021756A (en) | Pattern forming method and exposure apparatus | |
| KR20020002015A (en) | Psm | |
| JPH05249648A (en) | Photomask | |
| JPH1048807A (en) | Reticle for oblique incident illumination and semiconductor device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20030918 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20050726 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20051020 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20051021 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20081010 Year of fee payment: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20081010 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
| PC1903 | Unpaid annual fee |